专利名称：透水性混凝土渗透系数测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土木工程领域，尤其是一种透水性混凝土渗透系数测试装置。
背景技术：
现有的一些混凝土渗透系数测试装置只适用于渗透性较低(流速小于0. 01mm/s) 的普通混凝土。针对孔隙率较大、渗透性较强(流速大于lmm/s)的透水性混凝土也有人设计了一些测试装置，但都存在缺陷，测试结果精确度不够。目前透水性混凝土渗透系数测试装置的最大缺陷是试件侧壁的渗漏。这是因为透水性混凝土试件表面分布着大量开口空隙，这些空隙贯通形成开放通道，开放通道的阻力小，水很容易从开放通道流出，从而改变渗流路径，使得所测渗透系数明显偏大。有人曾试图将试件端部与套筒内部接触处密封，这样虽然在一定程度上减小了侧漏，但试件主体侧面开放通道依然存在，导致测试结果仍然偏大。
发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种透水性混凝土渗透系数测试装置，该装置可以防止侧壁渗漏，操作简便，价格低廉，测试精度高。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案一种透水性混凝土渗透系数测试装置，包括储水套筒和测试套筒，所述储水套筒底部出水口通过输水管与测试套筒侧面下部的进水口相连通，所述测试套筒侧面上部设有排水口，排水口下部设置烧杯。所述储水套筒的侧面上部设有溢水口。所述测试套筒为有机玻璃套筒，所述套筒分为三节，三节之间依次通过法兰螺栓连接；上下两节侧面上分别设置进水口和排水口 ；中间一节是由左右两个半套筒组成的。所述套筒的中间一节内壁上敷贴橡胶柔性垫层。本实用新型为防止透水性混凝土试件侧漏，使用时，采用了试件侧面涂抹+柔性夹层+刚性壁的复合结构。试验前用黄油或凡士林涂抹试件侧面，以封堵试件开口空隙；套筒内敷贴橡胶柔性垫层，这样试件与套筒间就由刚性连接变为柔性连接，进一步防止侧壁渗漏。工作原理渗透水流分为层流和紊流两种基本类型。层流状态下，每一个质点沿一固定途径流动，其流线互不相交；紊流情况下，质点流动途径是不规则的，其流线任意相交和再相交， 并发生漩涡。在层流区，流速较小，水流的摩擦水头损失以粘滞力为主，由惯性力引起的水头损失可略去不计，这时，渗流服从Darcy定律。在紊流区，由于流速增加，惯性力已经不能忽略，Darcy定律已经不能适用。由于透水性混凝土渗透试验中水头梯度较小，流速亦小， 所以水的流动服从Darcy定律ν = ki(1)[0013]式中ν为渗流速度；k为渗透系数；i= Ah/L为水头梯度，其中Ah为水头损失， L为试件长度。试验时可通过调整储水套筒高度来改变水头梯度i。水头损失Ah为两个溢水口水平管的高度差。设单位时间内水的体积流量为Q，试件断面积为A，则流速为ν = Q/A(2)由式(1)和式⑵可得k = Q/(AXi)(3)操作过程(1)将一定龄期的试件取出，擦干表面并在侧面涂抹凡士林或黄油，然后敷以柔性橡胶垫层；将试件安装在有机玻璃套筒的中间段，并将固定螺栓拧紧；最后将套筒三部分连接，并用软管与储水套筒连接。(2)打开水龙头，从储水套筒开始缓慢注水，水流自下而上灌满整个试件套筒，且储水套筒和试件套筒均开始溢流；调节储水套筒高度使水位差保持在尽量小的水平，以保证水流处于层流状态；静置数分钟，待水流稳定且气泡排净后开始测试。(3)开启秒表，同时用烧杯接取一定时间t的渗流水量V，计算单位时间内水的体积流量Q ；重复试验3次，取其平均值；用直尺测定水头损失Ah。(4)改变储水套筒高度，以改变水头梯度，待水流稳定后重复上述步骤(不少于6 次)。数据处理绘制以ν为纵坐标，i为横坐标的ν-i关系曲线；根据Darcy定律，该曲线前部直线段的斜率即为该测试条件下的渗透系数。
图1是本实用新型结构示意图；其中1.溢水口，2.储水套筒，3.螺栓，4.试件，5.输水管，6.进水口，7.测试套筒， 8.法兰，9.橡胶柔性垫层，10.排水口，11.烧杯。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1所示，一种透水性混凝土渗透系数测试装置，包括储水套筒2和测试套筒7， 所述储水套筒2底部出水口通过输水管5与测试套筒7侧面下部的进水口 6相连通，所述测试套筒7侧面上部设有排水口 10，排水口 10下部设置烧杯11。所述储水套筒2的侧面上部设有溢水口 1。所述测试套筒7为有机玻璃套筒，所述套筒分为三节，三节之间依次通过法兰8连接；上下两节侧面上分别设置进水口 6和排水口 10 ；中间一节是由左右两个半套筒通过螺栓连接3组成的。所述套筒的中间一节内壁上敷贴橡胶柔性垫层9。本实用新型为防止透水性混凝土试件侧漏，本实用新型采用了试件4侧面涂抹+ 柔性夹层+刚性壁的复合结构。试验前用黄油或凡士林涂抹试件侧面，以封堵试件4开口空隙；套筒内敷贴橡胶柔性垫层9，这样试件4与套筒间就由刚性连接变为柔性连接，进一步防止侧壁渗漏。工作原理渗透水流分为层流和紊流两种基本类型。层流状态下，每一个质点沿一固定途径流动，其流线互不相交；紊流情况下，质点流动途径是不规则的，其流线任意相交和再相交， 并发生漩涡。在层流区，流速较小，水流的摩擦水头损失以粘滞力为主，由惯性力引起的水头损失可略去不计，这时，渗流服从Darcy定律。在紊流区，由于流速增加，惯性力已经不能忽略，Darcy定律已经不能适用。由于透水性混凝土渗透试验中水头梯度较小，流速亦小， 所以水的流动服从Darcy定律ν = ki(1)
式中ν为渗流速度；k为渗透系数；i = Δ h/L为水头梯度，其中Ah为水头损失，L为试件长度。试验时可通过调整储水套筒高度来改变水头梯度i。水头损失Ah为两个溢水口水平管的高度差。设单位时间内水的体积流量为Q，试件断面积为A，则流速为ν = Q/A(2)由式(1)和式(2)可得k = Q/(AXi)(3)操作过程(1)将一定龄期的试件取出，擦干表面并在侧面涂抹凡士林或黄油，然后敷以柔性橡胶垫层；将试件安装在有机玻璃套筒的中间段，并将固定螺栓拧紧；最后将套筒三部分连接，并用软管与储水套筒连接。(2)打开水龙头，从储水套筒开始缓慢注水，水流自下而上灌满整个试件套筒，且储水套筒和试件套筒均开始溢流；调节储水套筒高度使水位差保持在尽量小的水平，以保证水流处于层流状态；静置数分钟，待水流稳定且气泡排净后开始测试。(3)开启秒表，同时用烧杯接取一定时间t的渗流水量V，计算单位时间内水的体积流量Q ；重复试验3次，取其平均值；用直尺测定水头损失Ah。(4)改变储水套筒高度，以改变水头梯度，待水流稳定后重复上述步骤(不少于6 次)。数据处理绘制以ν为纵坐标，i为横坐标的ν-i关系曲线；根据Darcy定律，该曲线前部直线段的斜率即为该测试条件下的渗透系数。
权利要求1.一种透水性混凝土渗透系数测试装置，其特征在于，包括储水套筒和测试套筒，所述储水套筒底部出水口通过输水管与测试套筒侧面下部的进水口相连通，所述测试套筒侧面上部设有排水口，排水口下部设置烧杯。
2.根据权利要求1所述的透水性混凝土渗透系数测试装置，其特征在于，所述储水套筒的侧面上部设有溢水口。
3.根据权利要求1所述的透水性混凝土渗透系数测试装置，其特征在于，所述测试套筒为有机玻璃套筒，所述套筒分为三节，三节之间依次通过法兰螺栓连接；上下两节侧面上分别设置进水口和排水口 ；中间一节是由左右两个半套筒组成的。
4.根据权利要求3所述的透水性混凝土渗透系数测试装置，其特征在于，所述套筒的中间一节内壁上敷贴橡胶柔性垫层。
专利摘要本实用新型涉及一种透水性混凝土渗透系数测试装置，包括储水套筒和测试套筒，所述储水套筒底部出水口通过输水管与测试套筒侧面下部的进水口相连通，所述测试套筒侧面上部设有排水口，排水口下部设置烧杯。本实用新型为防止透水性混凝土试件侧漏，使用时，采用了试件侧面涂抹+柔性夹层+刚性壁的复合结构。试验前用黄油或凡士林涂抹试件侧面，以封堵试件开口空隙；套筒内敷贴橡胶柔性垫层，这样试件与套筒间就由刚性连接变为柔性连接，进一步防止侧壁渗漏。该装置可以防止侧壁渗漏，操作简便，价格低廉，测试精度高。
文档编号G01N15/08GK202330232SQ201120452399
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者周亚旭, 崔新壮, 张娜, 欧金秋, 王聪 申请人:山东大学